Zusätzliche Partikelmessungen im NABEL Bericht über die Messungen 2015

Zusätzliche Partikelmessungen im NABEL Bericht über die Messungen 2015 Messbericht Andrea Fischer und Christoph Hüglin Empa, Abteilung Luftfremdstoffe/Umwelttechnik Überlandstrasse 129, 8600 Dübendorf Dübendorf, Juli 2016

Impressum Auftraggeber: Bundesamt für Umwelt (BAFU), Abt. Luftreinhaltung und Chemikalien, Sektion Luftqualität, 3003 Auftragnehmer: Empa, Abt. Luftfremdstoffe/Umwelttechnik Überlandstrasse 129, 8600 Dübendorf Autoren: Andrea Fischer, Christoph Hüglin Kontakt: andrea.fischer@empa.ch Dieser Bericht ist abrufbar unter: www.bafu.admin.ch/luft http://empa.ch/web/s503/nabel Dübendorf, Juli 2016

Inhalt: 1 Einleitung... 2 2 Messprogramm, Messmethodik... 2 3 Resultate der gravimetrischen Feinstaub- und der Partikelanzahlmessungen... 6 4 Literatur... 22 Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 1

1 Einleitung Nationale und internationale Studien belegen eindeutig die schädlichen Auswirkungen der Feinstaubbelastung auf die menschliche Gesundheit. Neben PM10 wird auch die feinere Fraktion PM2.5 als Indikator für die Feinstaubbelastung verwendet. Weltweit (WHO 2013) und in Europa (Europäische Union 2008) hat PM2.5 in der Vergangenheit stark an Bedeutung gewonnen. An ausgewählten NABEL-Standorten werden daher bereits seit 1998 zusätzlich zu den routinemässigen PM10-Feinstaubmesssungen gravimetrische PM2.5-Messungen durchgeführt. Da eine zunehmende Besorgnis über spezifische Gesundheitseffekte von ultrafeinen Partikeln besteht, wird zudem seit einigen Jahren an verschiedenen NABEL- Stationen die Anzahlkonzentration ultrafeiner Partikel gemessen. Dieser Bericht gibt eine Übersicht über das Messprogramm, die angewendeten Messverfahren und die Resultate der durchgeführten Messungen in der Messperiode 1998-2015. 2 Messprogramm, Messmethodik Tabelle 1 zeigt eine Aufstellung jener NABEL-Stationen, an denen seit 1998 zusätzliche Partikelmessungen durchgeführt werden. Eine detaillierte Beschreibung der NABEL-Stationen betreffend Lage und Umgebung findet sich im Technischen Bericht zum NABEL (Empa 2015), welcher unter http://empa.ch/web/s503/nabel verfügbar ist. Einen zeitlichen Überblick über das Programm der ergänzenden Partikelmessungen an den einzelnen Stationen gibt Tabelle 2. Nicht alle Messreihen decken den gesamten Zeitraum seit dem 1. Januar 1998 ab. Das Start- resp. das End-Datum der Messreihen ist jeweils in der Tabelle ersichtlich. PM1-Messungen wurden an einzelnen Stationen im Zeitraum 1998 2013 durchgeführt. Methodisch erfolgen die gravimetrischen Messungen nach den Vorgaben der entsprechenden europäischen Norm EN 12341 (CEN 2014). Als Probenahmekopf für die PM1-Messungen wurde ein zweistufiger Impaktor verwendet. Dieser besteht aus einem PM2.5-Einlass und einem zusätzlichen PM1-Abscheider, bei welchem Anzahl und Durchmesser der Impaktordüsen so dimensioniert sind, dass nach den in Hinds (1999) beschriebenen Prinzipien ein Cut-point von 1μm resultiert. Eine aktuelle Beschreibung aller im NABEL verwendeten Methoden findet sich im Technischen Bericht zum NABEL (Empa 2015). Ab dem Zeitpunkt der Inbetriebnahme der PM-Monitoren (Betameter resp. TEOM-FDMS) bis Ende April 2010 wurden die gravimetrischen PM10- Messungen vorübergehend auf Probenahmen jeden 4. Tag reduziert. Während dieser Zeit wurden die PM10-Tageswerte aus den Monitordaten sowie den verbleibenden gravimetrischen Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 2

Tageswerten berechnet. Die Einzelheiten dieser Methode sind in Gehrig et al. (2005) beschrieben. Wegen der hohen lufthygienischen Bedeutung der PM10-Messung war dieses Messkonzept nicht befriedigend und es wurden deshalb ab Mai 2010 im NABEL wieder tägliche gravimetrische PM10-Messungen durchgeführt ( und Tänikon ab November 2010). Da der personelle Aufwand nicht erhöht werden konnte, wurden als Kompensation die gravimetrischen PM2.5 und PM1-Messungen nur noch jeden 4. Tag durchgeführt. Für das Übergangsjahr 2010 hatte dies zur Folge, dass die PM2.5- und PM1-Jahresmittelwerte nicht durch einfache Mittelung aller Tageswerte berechnet werden konnten, da sonst die Periode Januar April übergewichtet worden wäre. Die Jahresmittelwerte 2010 wurden deshalb aus den Monatsmittelwerten berechnet. Analog wurde auch für die Berechnung der mittleren Verhältnisse der Tageswerte (PM2.5/PM10 und PM1/PM10) die Gewichtung so angepasst, dass keine Übergewichtung der Periode Januar - April resultierte. In den vergangenen Jahren hat PM2.5 als Kenngrösse der Feinstaubbelastung stark an Bedeutung gewonnen (Europäische Union, 2008) und daher wurden ab 2011 PM2.5-Messungen an den Stationen Dübendorf-Empa, -Università, -A1 und Magadino-Cadenazzo ins Messprogramm aufgenommen (Probenahme ebenfalls an jedem vierten Tag). Für eine befristete Zeit (von März 2014 bis Ende 2015) wurden an den Stationen -Bollwerk, Dübendorf-Empa, -Università und -Kaserne tägliche gravimetrische PM2.5-Messungen durchgeführt. Da PM1 hochkorreliert mit PM2.5 ist, wurden die Messungen von PM1 an den Stationen - Binningen, -Bollwerk, -Università und -Seebodenalp per Ende 2010 beendet. An den letzten beiden Stationen -A1 und wurden die Messungen per Ende 2013 eingestellt. Die Messungen der Partikelanzahl werden mit Kondensationskernzählern des Typs TSI 3775 an den Stationen -Binningen, -Bollwerk, -A1, -Università, -Seebodenalp und -Kaserne durchgeführt. Während vier Jahren (2003 2006) wurde auch am Standort die Partikelanzahl gemessen. Die angesaugte Probeluft wird zunächst durch eine butanoldampfgesättigte Kammer geleitet, dabei kondensiert Butanol auf den durchgeleiteten Partikeln. Die Kondensation bewirkt die Vergrösserung der Partikel auf eine optisch erfassbare Grösse. Die Zählung der Partikel erfolgt bis zu einer Konzentration von 50'000 Partikel/cm 3 im Einzelzählmodus, bei höheren Konzentrationen durch Messung der gesamten Streulichtintensität und Umrechnung auf Partikelkonzentrationen mit Hilfe einer Kalibrierfunktion (photometrischer Modus). Ausser an den Stationen -Seebodenalp, -Binningen und -Kaserne wird an allen Stationen die Probeluft mit Hilfe einer speziellen Verdünnungseinheit aufbereitet. An den Standorten -Bollwerk und -A1 beträgt das Verdünnungsverhältnis ca. 1:20, am Standort -Università ca. 1:3. Durch diese Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 3

Probenaufbereitung können die Geräte weitestgehend im Einzelzählmodus betrieben werden. Erfasst werden Teilchen mit einem Durchmesser grösser als etwa 4 nm. Der obere Cut-point der Probenahme spielt keine Rolle, solange er über rund 1 µm liegt, da die Partikelanzahlen von den submikronen kleineren Partikeln um Grössenordnungen dominiert werden. In -A1 wurde für die Messungen der Partikelanzahlkonzentrationen vom 27.11.2008 bis zum 23.3.2011 eine Ansaugleitung mit 1/8-Zoll Durchmesser verwendet, vorher und nachher eine solche mit ¼-Zoll Durchmesser. Die Verwendung von verschiedenen Durchmessern hat möglicherweise einen Einfluss auf die Messwerte: Einerseits werden bei einem kleineren Durchmesser die Diffusionsverluste verringert, andererseits steigt die Gefahr einer Verschmutzung der Ansaugleitung (z.b. durch Insekten) wodurch Partikelverluste ansteigen können. Festzuhalten ist, dass es für die Messung der Partikelanzahlkonzentration noch keine Referenzmethode gibt. Eine solche wird zurzeit durch eine Arbeitsgruppe des Europäischen Komitees für Normung (CEN) erarbeitet. Das wichtigste Element der Qualitätssicherung der Messung von Partikelanzahlkonzentrationen im NABEL ist die jährliche Rückführung der Messgeräte auf einen Kondensationskernzähler, welcher regelmässig durch das Eidgenössische Institut für Metrologie (METAS) zertifiziert wird und der ausschliesslich für diese Vergleichsmessungen eingesetzt wird. Tab. 1: Charakterisierung der NABEL-Stationen mit zusätzlichen Partikelmessungen -Binningen BAS Vorstädtisch; am Stadtrand auf dem Gebiet der Gemeinde Binningen -Bollwerk BER Städtisch, verkehrsbelastet; direkt an Hauptverkehrsachse, ca. 3 m vom Strassenrand in einer Strassenschlucht CHA Ländlich, oberhalb 1000 m ü.m. Dübendorf-Empa DUE Vorstädtisch; ca. 150 m von Hauptverkehrsstrasse -A1 HAE Ländlich, Autobahn; ca. 20 m nördlich der Autobahn A1 -Università LUG Städtisch; in relativ offener Hofsituation Magadino-Cadenazzo MAG Ländlich, unterhalb 1000 m ü.m. PAY Ländlich, unterhalb 1000 m ü.m. -Seebodenalp RIG Ländlich, oberhalb 1000 m ü.m. -Kaserne ZUE Städtisch; Hofsituation, nicht unmittelbar verkehrsbelastet Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 4

Tab. 2: Zeitlicher Überblick über das Programm der ergänzenden Partikelmessungen 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 PM10 28.3. 1.5. PM2.5 PM1 1.3. P-Anzahl 11.8. PM10 30.5. 1.5. PM2.5 15.3. PM1 1.4. P-Anzahl 25.6. PM10 30.5. 1.11. PM2.5 PM1 P-Anzahl 30.4. Dübendorf PM10 8.3. 1.5. PM2.5 20.3. PM1 P-Anzahl PM10 11.1. 1.5. PM2.5 PM1 P-Anzahl 24.6. PM10 21.12. 1.5. PM2.5 20.3. PM1 1.3. P-Anzahl 22.7. Magadino PM10 13.4. 1.5. PM2.5 PM1 P-Anzahl PM10 30.5. 1.5. PM2.5 PM1 P-Anzahl PM10 29.12. 1.5. PM2.5 PM1 P-Anzahl 16.1. PM10 28.9. 1.5. PM2.5 12.3. PM1 P-Anzahl 25.6. 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Reduzierter Betrieb - jeder 4. Tag Farbbalken: tägliche Messungen Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 5

3 Resultate der gravimetrischen Feinstaub- und der Partikelanzahlmessungen Die Jahresmittelwerte 2015 der PM10- und PM2.5-Konzentrationen sowie der Partikelanzahlkonzentrationen sind in Tabelle 3 dargestellt. Einen grafischen Überblick über die Jahresmittel 2015 der Massenkonzentrationen und der Partikelanzahl-Konzentrationen gibt Abbildung 1. Um einen korrekten Vergleich der PM10-Konzentrationen mit den PM2.5-Konzentrationen an den Stationen -Binningen, -A1, Magadino-Cadenazzo, und - Seebodenalp zu gewährleisten, wurden für die Berechnung der PM10-Jahresmittel nur die Tageswerte jedes 4. Tages verwendet (d.h. nur Tage mit PM2.5-Messungen). Die Differenzen zu den andernorts publizierten vollständigen PM10-Jahresmitteln sind nur gering und liegen durchwegs unterhalb von 0.3 µg/m 3. Auffallend sind die im Vergleich zu den Massenkonzentrationen (PM10 und PM2.5) deutlich grösseren relativen Unterschiede der Anzahlkonzentrationen zwischen belasteten und weniger belasteten Standorten. So beträgt z.b. das Verhältnis der mittleren Partikelanzahlkonzentrationen von -A1 und -Seebodenalp rund 8.8 gegenüber lediglich rund 2.3 für PM10 und 2.1 für PM2.5. Die analogen Werte für die entsprechenden Verhältnisse von - Bollwerk und -Seebodenalp betragen 6.0 (mittlere Partikelanzahlkonzentrationen), 2.8 (PM10) und 2.3 (PM2.5). Diese Befunde illustrieren die räumlich viel ausgeprägtere Variabilität der massenmässig nicht relevanten ultrafeinen Partikel (Partikeldurchmesser < 100 nm) in unmittelbarer Quellennähe (Verkehr). Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 6

Tab. 3: Jahresmittelwerte 2015 von PM10, PM2.5 und Partikelanzahlkonzentrationen, sowie 95%-Perzentil der Halbstundenmittel P-Anzahl PM10 (μg/m 3 ) PM2.5 (μg/m 3 ) P-Anzahl (Part/cm 3 ) JMW JMW JMW 95% Perzentil -Binningen 15.5 * 11.5 9664 20343 -Bollwerk 21.5 13.4 18700 41928 Dübendorf-Empa 16.0 10.9 -A1 17.4 * 12.0 27261 73932 -Università 17.9 13.2 13384 36227 Magadino-Cadenazzo 18.8 * 12.7 13.4 * 9.8 -Seebodenalp 7.6 * 5.8 3086 7273 -Kaserne 16.8 11.8 * Um einen korrekten Vergleich der PM10-Konzentrationen mit den nur jeden 4. Tag gemessenen PM2.5- Konzentrationen zu gewährleisten, wurden für die Berechnung des PM10-Jahresmittels ebenfalls nur die Tageswerte jedes 4. Tages verwendet (d.h. nur Tage mit PM2.5-Messungen). Dadurch können geringfügige Abweichungen (-0.15-0.30 µg/m 3 ) zu den publizierten vollständigen PM10- Jahresmittelwerten auftreten. Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 7

25 PM10 PM2.5 20 15 µg/m 3 10 5 0 Dübendorf Magadino 30'000 25'000 20'000 15'000 10'000 5'000 0 Dübendorf Part/cm 3 Magadino Abb. 1: Übersicht über die Jahresmittelwerte 2015 von PM10 und PM2.5 (oben) und die Jahresmittelwerte 2015 der Partikelanzahlkonzentrationen (unten) Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 8

Abbildung 2 zeigt als Vergleich die langjährigen Verläufe der Jahresmittelwerte für PM10, PM2.5 und PM1, wobei die PM1-Messungen an allen Stationen per Ende 2013 eingestellt wurden. Während im Jahr 2014 an allen Stationen eine klare Abnahme der PM10- und der PM2.5- Massenkonzentration beobachtet wurde und für alle Stationen die jeweils tiefsten Jahresmittelwerte seit Beginn der Messreihen registriert wurden, sind die PM10- sowie PM2.5 Jahresmittelwerte an allen Stationen im Jahr 2015 wieder etwas angestiegen. Gegenüber den hohen Werten im Jahre 2003 weisen die aktuellen Jahresmittelwerte der Stationen ungefähr die Hälfte auf. Während im Jahr 2014 die Jahresmittelwerte aller NABEL-Stationen erstmals unter dem Grenzwert von 20 µg/m 3 lag, ist im Jahr 2015 der Jahresmittelwert der Station - Bollwerk mit 21.5 wieder über dem Grenzwert und jener von Magadino-Cadenazzo mit 19.1 im Bereich des Grenzwertes. Die Jahresmittelwerte der Stationen -Binningen, Dübendorf- Empa, -A1, -Università und -Kaserne liegen im Bereich von 15 20 µg/m 3. Von Mitte 2007 bis Mitte 2008 wurden die Messwerte der Station -Bollwerk während des Umbaus des Bahnhofplatzes durch den stark verminderten Verkehr am Bollwerk beeinflusst (tiefere Jahresmittelwerte der Massenkonzentrationen PM10, PM2.5 und PM1). Interessant ist die Tatsache, dass ab 2009 nach der Wiederfreigabe des Verkehrs am Bollwerk, trotz Zunahme der Verkehrsfrequenz auf beinahe die ursprünglichen Werte, die PM-Konzentrationen nicht erneut zunahmen, sondern bis 2012 gesunken sind. Diverse umfangreiche Bauarbeiten unmittelbar in der Nähe der Messstation haben im Jahr 2013 zu einem Anstieg der Massenkonzentrationen geführt. An der Station -Bollwerk wurden 2007 und 2008 zudem vergleichsweise tiefe Partikelanzahlkonzentrationen beobachtet (siehe Abb. 9). Auch hier nahmen die Konzentrationen nach Ende der Bauarbeiten nicht mehr signifikant zu, sondern stagnierten bis 2011. Im Jahr 2012 und 2014 nahmen die Partikelanzahlkonzentrationen nochmals jeweils stark ab, und der aktuelle Jahresmittelwert 2015 am Standort -Bollwerk liegt bei 18700 Part/cm 3. Gegenüber den Jahresmittelwerten am Anfang der Messreihen (2005, 2006) entspricht dies einer Halbierung der Konzentration. Auch in -A1 ist zu beachten, dass es einen Einfluss durch umfangreiche Bauarbeiten in unmittelbarer Nähe zur Station (Ausbau der Autobahn auf sechs Fahrspuren; Oktober 2011 März 2015) auf die Messungen gab. Wie bei den Jahresmittelwerten ist analog bei der Anzahl von Überschreitungen des PM10- Tagesgrenzwertes von 50 µg/m 3 im langjährigen Verlauf eine Abnahme zu verzeichnen (Abb. 3). Im Jahr 2006 führten häufige Inversionswetterlagen im Winter auf der Alpennordseite zu zahlreichen Überschreitungen, seither hat die Anzahl der Grenzwertüberschreitungen generell abgenommen. Während 2014 eine starke Abnahme an Grenzwertüberschreitungen an allen Stationen verzeichnet wurde und die tiefsten Werte seit Beginn der Messreihen registriert wurden, kam es im Jahr 2015 wieder zu einem Anstieg der Grenzwertüberschreitungen. Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 9

50 PM10 µg/m 3 40 30 20 10 Dübendorf Magadino 0 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 50 PM2.5 µg/m 3 40 30 20 10 Dübendorf Magadino 0 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 50 PM1 µg/m 3 40 30 20 10 0 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Abb. 2: Langjährige Verläufe der Jahresmittelwerte von PM10, PM2.5 und PM1 Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 10

70 60 50 40 30 20 10 0 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Anzahl Grenzwertüberschreitungen TGW PM10 >50 µg/m 3 2013 2014 2015 Dübendorf Magadino Abb. 3: Langjähriger Verlauf der jährlichen Anzahl Überschreitungen des Tagesgrenzwertes (50 µg/m 3 ) Die Abbildung 4 sowie die Tabellen 4 und 5 geben einen Überblick über die langjährigen Verläufe der durchschnittlichen PM2.5/PM10 - Verhältnisse der Tageswerte, resp. der Jahresmittelwerte. Als Vergleich dazu sind die entsprechenden Resultate der PM1/PM10 - Verhältnisse der Tageswerte, resp. der Jahresmittelwerte in den Tabellen 6 und 7 zusammengefasst und in Abbildung 5 dargestellt. Die Resultate illustrieren die relativ geringe Bandbreite der Schwankungen dieser Verhältnisse von Station zu Station. Eine Ausnahme bildete bis 2009 die Strassenschlucht in mit deutlich höherem Anteil im Grössenbereich von 2.5 bis 10 µm und entsprechend tieferen Verhältnissen. Allerdings hat sich dieser Unterschied im Laufe der Jahre deutlich verringert und ab 2011 lag das PM2.5/PM10-Verhältnis auch in im Bereich der anderen NABEL-Stationen. Im Jahr 2013 ist das PM2.5/PM10-Verhältnis am Standort - Bollwerk, im Gegensatz zu den anderen Standorten, weiter gesunken und nach einem erneuten Abfall 2014 und einer Stagnation im Jahr 2015 liegt der Wert von 0.6 jetzt wieder im Bereich des bis 2008 beobachteten Wertes. Ein ebenfalls etwas abweichendes Verhalten gegenüber den anderen Stationen wird in beobachtet. Hier hat sich das bis 2006 stets zwischen 0.71 und 0.78 liegende PM2.5/PM10-Verhältnis der Tageswerte in den Jahren 2007 und 2008 auf etwa 0.6 verringert. Von 2009 bis 2013 hat sich das Verhältnis auf das frühere Niveau von 0.75 erhöht. Nach einer Zunahme der mittleren PM2.5/PM10-Verhältnisse im Jahr 2013 an allen Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 11

Stationen (Ausnahme -Bollwerk), einem starken Abfall im Jahr 2014 an allen Stationen wurden 2015 gleichbleibende Verhältnisse beobachtet. Tab. 4: Mittlere PM2.5/PM10-Verhältnisse der Tagesmittelwerte BAS BER CHA DUE HAE LUG MAG PAY RIG ZUE 1998 0.721 0.583 0.744 0.764 1999 0.772 0.551 0.782 0.771 0.777 0.747 2000 0.746 0.585 0.738 0.719 0.725 0.730 2001 0.777 0.646 0.736 0.731 0.757 0.763 2002 0.764 0.637 0.738 0.743 0.740 0.738 2003 0.760 0.643 0.766 0.767 0.751 2004 0.762 0.622 0.772 0.743 0.716 2005 0.766 0.618 0.782 0.705 0.733 2006 0.719 0.578 0.799 0.700 0.711 2007 0.706 0.607 0.707 0.621 0.754 2008 0.713 0.613 0.605 0.732 0.720 2009 0.728 0.657 0.657 0.723 0.706 2010 0.772 0.669 0.683 0.815 0.751 2011 0.710 0.764 0.717 0.714 0.729 0.698 0.670 0.761 0.726 2012 0.726 0.688 0.696 0.654 0.716 0.694 0.672 0.701 0.742 2013 0.735 0.660 0.736 0.695 0.759 0.718 0.747 0.781 0.773 2014 0.699 0.599 0.650 0.678 0.674 0.648 0.676 0.725 0.671 2015 0.703 0.614 0.663 0.665 0.699 0.656 0.682 0.754 0.680 Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 12

Tab. 5: PM2.5/PM10-Verhältnisse der Jahresmittelwerte BAS BER CHA DUE HAE LUG MAG PAY RIG ZUE 1998 0.739 0.577 0.725 0.776 1999 0.771 0.538 0.720 0.785 0.772 0.738 2000 0.770 0.575 0.713 0.736 0.744 0.731 2001 0.780 0.638 0.735 0.755 0.767 0.762 2002 0.767 0.641 0.706 0.733 0.753 0.726 2003 0.783 0.631 0.745 0.765 0.780 2004 0.773 0.619 0.724 0.775 0.744 2005 0.785 0.601 0.766 0.738 0.763 2006 0.749 0.578 0.756 0.722 0.740 2007 0.716 0.602 0.730 0.645 0.738 2008 0.739 0.613 0.634 0.710 0.748 2009 0.769 0.663 0.687 0.711 0.733 2010 0.765 0.684 0.706 0.767 0.752 2011 0.759 0.789 0.743 0.738 0.768 0.733 0.712 0.798 0.744 2012 0.768 0.709 0.730 0.654 0.757 0.740 0.713 0.745 0.776 2013 0.784 0.675 0.756 0.720 0.813 0.777 0.835 0.852 0.788 2014 0.684 0.629 0.659 0.656 0.741 0.677 0.664 0.626 0.687 2015 0.743 0.623 0.683 0.694 0.732 0.677 0.728 0.759 0.701 Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 13

1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 Dübendorf Magadino 0.4 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 Dübendorf Magadino 0.4 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Abb. 4: Langjähriger Verlauf der mittleren PM2.5/PM10-Verhältnisse der Tageswerte (oben) und der PM2.5/PM10-Verhältnisse der Jahresmittelwerte (unten) Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 14

Tab. 6: Mittlere PM1/PM10-Verhältnisse der Tagesmittelwerte BAS BER CHA LUG PAY HAE RIG 2003 0.572 * 0.535 * 0.619 0.615 0.600 2004 0.591 0.497 0.656 0.605 0.591 2005 0.599 0.494 0.670 0.574 0.602 2006 0.572 0.473 0.631 0.546 0.539 0.559 2007 0.534 0.485 0.557 0.504 0.527 0.618 2008 0.498 0.488 0.562 0.504 0.536 0.631 2009 0.517 0.469 0.554 0.463 0.528 0.565 2010 0.567 0.482 0.626 0.514 0.572 0.695 2011 0.515 0.584 2012 0.513 0.528 2013 0.600 0.561 2014 ** ** ** ** ** ** ** 2015 ** ** ** ** ** ** ** * unvollständige Messreihen, siehe Tabelle 2 ** 2014 PM1-Messungen eingestellt Tab. 7: PM1/PM10-Verhältnisse der Jahresmittelwerte BAS BER CHA LUG PAY HAE RIG 2003 0.529* 0.463* 0.581 0.548* 0.562 2004 0.583 0.493 0.581 0.611 0.567 2005 0.607 0.471 0.631 0.578 0.589 2006 0.559 0.455 0.579 0.553 0.516 0.554 2007 0.523 0.475 0.572 0.485 0.532 0.567 2008 0.512 0.490 0.558 0.506 0.544 0.576 2009 0.529 0.471 0.570 0.471 0.536 0.514 2010 0.579 0.489 0.616 0.528 0.561 0.610 2011 0.527 0.593 2012 0.503 0.501 2013 0.610 0.592 2014 ** ** ** ** ** ** ** 2015 ** ** ** ** ** ** ** * unvollständige Messreihen, siehe Tabelle 2 ** 2014 PM1-Messungen eingestellt Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 15

0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Abb. 5: Langjähriger Verlauf der mittleren PM1/PM10-Verhältnisse der Tageswerte (oben) und der PM1/PM10-Verhältnisse der Jahresmittelwerte (unten) Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 16

Im langjährigen durchschnittlichen Verlauf der Monatsmittelwerte der PM2.5/PM10-Verhältnisse (2003 2015) zeigen alle Stationen höhere Werte im Winter, wenn auch unterschiedlich ausgeprägt (siehe Abb. 6). Ähnlich, aber deutlich weniger ausgeprägt sind die Jahresgänge der durchschnittlichen PM1/PM10-Verhältnisse (siehe Abb. 7) in der Zeitperiode 2003 2013 (Messungen eingestellt). Abbildung 8 zeigt den mittleren Verlauf der Monatswerte 2003-2015 von PM10 und PM2.5, sowie für PM1 von 2003-2013. Für die nicht erhöht gelegenen Stationen zeigt sich der erwartete typische Verlauf mit höheren Konzentrationen in der kalten Jahreszeit aufgrund der im Winter im Durchschnitt stabileren Schichtung der bodennahen Luftmassen mit entsprechend schlechterer Verdünnung der emittierten Schadstoffe. Die erhöhten Stationen und -Seebodenalp, welche im Winter häufig über der Inversionsgrenze liegen, weisen dagegen im Winter tiefere Werte auf als im Sommer. Der Verlauf der Jahresmittelwerte der Partikelanzahlkonzentrationen seit Beginn der Messreihen ist in Abbildung 9 dargestellt. Die Verläufe sind an den einzelnen Stationen etwas uneinheitlich, weisen aber generell eine sinkende Tendenz auf. Wie im Abschnitt über Messmethodik bereits erwähnt, wurde in -A1 vom 27.11.2008 bis 23.03.2011 eine Ansaugleitung mit 1/8-Zoll Durchmesser verwendet, vorher und nachher eine solche mit ¼-Zoll Durchmesser. Der unterschiedliche Querschnitt der Ansaugleitung hat möglicherweise einen Einfluss auf die gemessenen Werte, kann allerdings den starken Rückgang der Partikelanzahlkonzentration an dieser Station zwischen 2008 und 2009 nicht erklären. Generell fällt auf, dass an den quellennahen Standorten -Bollwerk, -Università und -A1 teilweise grosse Veränderungen der Partikelanzahlkonzentrationen innerhalb von wenigen Jahren zu beobachten sind. Es wird vermutet, dass dies auf Veränderungen der Aktivitäten von Emissionsquellen in unmittelbarer Nähe der Messstationen zurückzuführen ist. Messtechnische Gründe, insbesondere zeitlich variierende Verluste der Probenahme, können allerdings nicht ganz ausgeschlossen werden. Im Gegensatz zu allen anderen Stationen, an denen die Jahresmittelwerte der Partikelanzahl die beiden letzten Jahre stagnieren, weist -A1 einen starken Anstieg im Jahr 2015 auf. Nachdem im Jahr 2013 die geringsten Jahresmittelwerte für die Partikelanzahlkonzentration seit Messbeginn registriert wurden, sind die Werte inzwischen wieder auf das Niveau von 2009 gestiegen. Es ist zu beachten, dass zwischen Oktober 2011 und März 2015 umfangreiche Bauarbeiten in unmittelbarer Nähe zur Messstation -A1 durchgeführt wurden (Ausbau der Autobahn auf sechs Fahrspuren). Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 17

1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 Dübendorf Magadino 0.4 Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Abb. 6: Durchschnittlicher Jahresverlauf der Monatsmittelwerte der PM2.5/PM10-Verhältnisse in der Zeitperiode 2003-2015 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Abb. 7: Durchschnittlicher Jahresverlauf der Monatsmittelwerte der PM1/PM10-Verhältnisse in der Zeitperiode 2003-2013 Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 18

PM10 60 µg/m 3 50 40 30 20 10 Dübendorf Magadino 0 Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez PM2.5 60 µg/m 3 50 40 30 20 10 Dübendorf Magadino 0 Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez PM1 60 50 40 30 20 10 0 Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez µg/m 3 Abb. 8: Mittlerer Verlauf der Monatswerte ab 2003 von PM10, PM2.5 und PM1 Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 19

50'000 Part/cm 3 40'000 30'000 20'000 10'000 0 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Abb. 9: Verlauf der Jahresmittelwerte der Partikelanzahl seit Beginn der Messreihen. An den quellennahen Standorten, und sind grosse Veränderungen der Partikelanzahlkonzentrationen innerhalb von wenigen Jahren zu beobachten. Vermutlich ist dies auf Änderungen der Aktivitäten von Emissionsquellen in unmittelbarer Nähe der Messstationen zurückzuführen. Abbildung 10 und 11 zeigen den Jahresverlauf der Monatsmittelwerte im Jahr 2015, sowie den durchschnittlichen Jahresverlauf der Monatsmittelwerte der Partikelanzahlkonzentration seit Beginn der Messreihen. Qualitativ gleichen sie denen der Massenkonzentrationen (siehe Abb. 8) mit Ausnahme der Station -A1, welche einen etwas deformierten Jahresgang aufweist. Der Grund dafür liegt an den Werten im Sommer/Herbst 2004, wo aus nicht geklärten Gründen untypisch hohe Partikelanzahlkonzentrationen gemessen wurden. Generell zeigen die Resultate der seit Anfang 2007 begonnenen zusätzlichen Partikelmessungen an der Station -Seebodenalp sehr ähnliche Charakteristika wie die davor gemessenen Werte an der Station. Dies heisst, dass durch die Verlegung der zusätzlichen Messungen von nach -Seebodenalp im Zuge der Konzentration der Messaktivitäten am Standort -Seebodenalp keine wesentlichen Informationen über die Belastung erhöht gelegener Standorte an dieser wichtigen EMEP-Station verloren gehen. Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 20

50'000 Part/cm 3 40'000 30'000 20'000 10'000 0 Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Abb. 10: Jahresverlauf der Monatsmittelwerte im Jahr 2015 50'000 40'000 30'000 20'000 10'000 0 Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Part/cm 3 Abb. 11: Durchschnittlicher Jahresverlauf der Monatsmittelwerte der Partikelanzahlkonzentration seit Beginn der Messreihen Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 21

4 Literatur CEN (2014). Aussenluft - Gravimetrisches Standardmessverfahren für die Bestimmung der PM 10 - oder PM 2.5 -Massenkonzentration des Schwebestaubes. EN 12341:2014. Empa (2015). Technischer Bericht zum Nationalen Beobachtungsnetz für Luftfremdstoffe (NABEL) 2015; Dübendorf, Switzerland; http://empa.ch/web/s503/nabel. Europäische Union (2008). RICHTLINIE 2008/50/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 21. Mai 2008 über Luftqualität und saubere Luft für Europa. Amtsblatt der Europäischen Union, L 152. Gehrig, R., Hueglin, C., Schwarzenbach, B., Seitz, T. and Buchmann, B. (2005). A new method to link PM10 concentrations from automatic monitors to the manual gravimetric reference method according to EN12341. Atmos. Environ. 39(12): 2213-2223. Hinds, W. C. (1999). Aerosol Technology; Properties, Behavior and Measurement of Airborne Particles. New York, John Wiley & Sons. WHO (2013). Review of Evidence on Health Aspects of Air Pollution REVIHAAP Project.Final Technical Report. WHO Regional Office for Europe, Copenhagen; www.euro.who.int/en/health-topics/environment-and-health/airquality/publications/2013/review-of-evidence-on-health-aspects-of-air-pollutionrevihaap-project-final-technical-report. Zusätzliche Partikelmessungen Bericht 2015 22